Análise do comportamento térmico de habitações unifamiliares tendo em conta o conforto dos seus ocupantes

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Sílvia Daniela Gonçalves Pinheiro

Análise do Comportamento Térmico

de Habitações Unifamiliares tendo

em conta o conforto dos seus

ocupantes

Sílvia Daniela Gonçalv

es Pinheir o Análise do Com por tamento Tér mico de Habit ações U nif amiliar es tendo em cont a o conf or

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Tese de Mestrado

Construção e Reabilitação Sustentáveis,

especialização em Gestão Sustentável de Edifícios

Trabalho efetuado sob a orientação do

Professora Doutora Maria Manuela de Oliveira

Guedes de Almeida

Sílvia Daniela Gonçalves Pinheiro

Análise do Comportamento Térmico

de Habitações Unifamiliares tendo

em conta o conforto dos seus

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AGRADECIMENTOS

Os meus agradecimentos são destinados às pessoas que direta ou indiretamente, foram fundamentais na realização deste trabalho, a eles dedico o meu trabalho e meus maiores agradecimentos.

À minha orientadora, Professora. Maria Manuela de Oliveira Guedes de Almeida, por me ter dado a oportunidade de ter trabalhado com ela, e por ter sido fundamental para a realização do projeto e ainda pela sua disponibilidade, simpatia e constante orientação. Aos meus colegas de trabalho, que me apoiaram e me ajudaram naquilo que precisei. Aos meus pais, Laurinda Moreira Gonçalves e Joaquim da Silva Pinheiro, que me criaram e me educaram, que sempre estiveram do meu lado e me apoiaram nas decisões mais difíceis e que foram responsáveis pelo que sou hoje em dia.

Aos meus irmãos, Patrícia Raquel Gonçalves Pinheiro e Paulo Manuel Gonçalves Pinheiro.

Ao meu namorado, Emanuel Fernando Vieira.

Aos amigos, e todos os que não mencionei e que sempre tiveram do meu lado.

A todos eles,

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RESUMO

O conforto térmico nas habitações é uma condição importante para alcançar o bem-estar, a saúde e consequentemente um melhor nível de vida. O desconforto é um indicador importante para a saúde e para o bem-estar, porque é o primeiro sintoma que alerta para o facto das condições em que as pessoas vivem não serem as mais adequadas para as suas necessidades, pelo que devem atuar (fechar janela, abrir janela, mudar de sítio…) para criar condições mais confortáveis.

Num contexto de evolução do conceito de conforto térmico, associado ao processo tecnológico e à crescente importância de fatores como as alterações climáticas e a sustentabilidade energética, a regulamentação desempenha um papel decisivo.

Assim, a legislação nacional, resultante da transposição da Diretiva Europeia relativa ao Desempenho Energético dos Edifícios, o Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE), vem ao encontro das necessidades atuais para melhorar a qualidade dos edifícios.

Nesta dissertação pretendeu-se analisar diferentes tipos de soluções construtivas em diferentes tipos de habitações unifamiliares, por forma a encontrar o melhor conforto térmico.

Através de diversas combinações de soluções avaliou-se o impacto das soluções construtivas, dos elementos da envolvente e dos sistemas de climatização do edifício na sua classe energética.

Para atingir este objetivo foi realizada uma análise paramétrica do desempenho de dois edifícios de habitação unifamiliar com a implementação de um conjunto de soluções para a sua envolvente e equipamentos.

A determinação da classe energética foi realizada através da metodologia definida na regulamentação térmica Portuguesa.

Com a determinação da classificação energética das diferentes combinações de soluções adotadas, verificou-se que os sistemas de climatização têm uma grande relevância para a obtenção da classificação máxima energética.

Outros fatores como isolamento térmico, o tipo de envidraçado e outros elementos, têm uma grande importância na eficiência energética, mas é o tipo de equipamento utilizado que tem maior influência na classificação energética final do edifício.

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ABSTRACT

Le confort thermique dans l'habitat est une condition importante pour assurer le bien-être, la santé, et donc la longévité. La gêne est un indicateur important pour la santé, car il est le premier symptôme qui nous alerte sur le fait que la manière dont nous ne sommes pas approprié à ce que nous avons besoin, et nous devons agir (fermer la fenêtre, fenêtre ouverte, le changement du site ...) à créer des conditions plus confortables.

Dans un contexte d'évolution de la notion de confort thermique avec la technologie de processus et l'importance croissante des facteurs tels que le changement climatique et la durabilité de l'énergie, la réglementation joue un rôle décisif.

Ainsi, la législation nationale la directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments, les exigences de vérification des caractéristiques de régulation thermique de la performance énergétique des bâtiments (normes de construction) répond aux besoins actuels pour améliorer la qualité des bâtiments.

Cette thèse vise à analyser les différents types de solutions constructives dans différents types de maisons multifamiliales et simples afin de trouver le meilleur confort thermique.

Grâce à diverses simulations de différents types de solutions constructives, nous avons obtenu les cotes énergétiques de diverses simulations et en comparant les résultats, on peut déterminer les meilleures solutions à utiliser pour le confort des habitants.

La détermination de la classe d'énergie a été réalisée selon la méthodologie définie dans la réglementation thermique portugais.

Pour déterminer la cote énergétique des différents combinaçãoes de solutions adoptées, il a été constaté que les equepiments a une grande importance pour obetenção nominale maximale de l'énergie.

D'autres facteurs tels que l'isolation, le type de vitrage et d'autres éléments jouent un rôle majeur dans l'efficacité énergétique, mais est le type d'équipement utilisé avec la plus grande influence sur la note finale d'énergie de l'immeuble.

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ÍNDICE GERAL

Capítulo 1 - Enquadramento ... 1

1.1. Introdução ... 1

1.2. Objetivos ... 2

1.3. Estruturada Dissertação ... 3

Capítulo 2 - Sustentabilidade das Construções... 5

2.1 Desenvolvimento Sustentável ... 5

2.1.1 Alterações climáticas ... 5

2.1.2 Principais passos para atingir a sustentabilidade ... 10

2.1.3 Principais passos para atingir a sustentabilidade em Portugal ... 12

2.2 Eficiência Energética dos Edifícios ... 13

2.2.1 Desempenho dos Edifícios ... 13

2.2.2 Crescimento Energético nos Edifícios ... 15

2.3 Certificação energética nos edifícios ... 24

2.4 Regulamentação Térmica RCCTE ... 26

Capítulo 3 - Metodologia ... 31

1.1 Avaliação dos casos de estudo ... 32

HABITAÇÃO 1 ... 33

Área útil e pé direito da habitação unifamiliar 1 ... 37

Coeficientes de redução das perdas térmicas para locais não aquecidos habitação unifamiliar 1 ... 37 Envolvente Exterior ... 38 a. Paredes ... 39 b. Coberturas ... 47 c. Pavimentos ... 51 d. Envidraçados ... 52

Envolvente Interior da habitação unifamiliar 1 ... 58

a. Paredes ... 58

b. Pavimentos ... 59

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a. Paredes ... 59

b. Pavimento em contacto com o solo ... 60

Elementos interiores à fração ... 62

a. Paredes ... 62

Pontes térmicas Lineares ... 63

Aquecimento das águas sanitárias ... 64

Sistema de Climatização ... 66

Ventilação nas casas de banho... 67

HABITAÇÃO 2 ... 68

Área útil e pé direito da habitação unifamiliar 2 ... 71

Coeficientes de redução das perdas térmicas para locais não aquecidos ... 72

Envolvente Exterior ... 73 a. Paredes ... 73 b. Coberturas ... 79 c. Pavimentos ... 85 d. Envidraçados ... 86 Envolvente interior ... 87 a. Paredes ... 87 b. Pavimentos ... 87

Elementos interiores à fração ... 88

a. Paredes ... 88

Pontes térmicas Lineares ... 89

Aquecimento das águas sanitárias ... 90

Sistema de Climatização ... 92

Ventilação nas casas de banho... 93

Capítulo 4 - Estudo dos parâmetros dos casos em estudo ... 95

4.2 Combinação das Soluções Construtivas das Habitações Unifamiliares ... 95

4.2.1 Habitação Unifamiliar 1 ... 95

(13)

Capítulo 5 - Apresentação e análise dos resultados ... 113

5.1 Habitação Unifamiliar 1 ... 113

5.2 Habitação Unifamiliar 2 ... 140

5.3 Analise aos casos em estudo ... 150

Capítulo 6 - Conclusões e Perspetivas Futuras ... 157

6.1 Conclusões ... 157 6.2 Perspectivas futuras ... 160 Referências Bibliográficas ... 161 Anexos ... 163 Anexo I ... 164 Anexo II ... 170 Anexo III ... 187 Anexo IV ... 191 Anexo V ... 198 Anexo VI ... 202 Anexo VII ... 207 Anexo VIII ... 224 Anexo IX ... 228 Anexo X ... 230 Anexo XI ... 232

(14)

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Índice de figuras

Figura 1 – Efeito das alterações climáticas nos glaciares - Patagonia: 1928 vs 2004 ... 6

Figura 2 – Fotografia tirada de um helicóptero mostra a poluição de Paris, França ... 7

Figura 3 – Efeito Estufa - Hexágono Quântico ... 7

Figura 4 – Impacto das alterações Climáticas ... 8

Figura 5 – Fontes não renováveis, fosseis ou convencionais ... 9

Figura 6 – Fontes renováveis (Guia prático da eficiência energ ... 10

Figura 7 – Consumo de energia primária em Portugal ente 2000-2004 ... 13

Figura 8 – Metas para a instalação de energias renováveis em Portugal em 2010 ... 13

Figura 9 – Características necessárias para ma boa eficiência energética dentro de um edifício ... 16

Figura 10 – Renovação de ar nos Edifícios ... 22

Figura 11 – Diferentes fases para aplicação do SCE ... 27

Figura 12 – Diferentes vista da habitação unifamiliar 1 ... 34

Figura 13 – Planta da cave e planta do rés-do-chão da habitação unifamiliar 1 ... 35

Figura 14 – Planta do andar e planta da cobertura da habitação unifamiliar 1 ... 35

Figura 15 – Alçado Sul da habitação unifamiliar 1 ... 36

Figura16 – Alçado Nascente da habitação unifamiliar 1 ... 36

Figura 17 – Alçado Norte da habitação unifamiliar 1 ... 36

Figura18 – Alçado Poente da habitação unifamiliar 1 ... 36

Figura 19 – Corte a da habitação unifamiliar 1 ... 36

Figura 20 – Corte b da habitação unifamiliar 1 ... 36

Figura 21 – Corte c habitação unifamiliar 1 ... 36

Figura 22 – Corte d habitação unifamiliar 1 ... 36

Figura 23 – Plantas do edifício em estudo da habitação unifamiliar 2 ... 70

Figura 24 – Alçado Principal ... 71

Figura 25 – Alçado Lateral Direito... 71

Figura 26 – Alçado Posterior ... 71

Figura 27 – Alçado Lateral Esquerdo ... 71

Figura 28 – Corte A-B ... 71

Figura 29 – Corte C-D ... 71

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Figura 31 – Cota topográfica georreferenciada da habitação unifamiliar 1 ... 164

Figura 32 – Delimitação da área útil e não útil do edifício da habitação unifamiliar 1 165 Figura 33 – Definição das áreas dos diferentes tipos de soluções construtivas de pavimentos e coberturas da habitação unifamiliar 1 ... 167

Figura 34 – Delimitação do tipo de paredes utilizadas da habitação unifamiliar 1 ... 168

Figura 35 – Indicação dos Envidraçados da habitação unifamiliar 1 ... 169

Figura 36 – Indicação do Ai e do Au para o cálculo do Tau ... 188

Na Figura 37 está representado as áreas do Ai e do Au para o cálculo do Tau... 189

Figura 38 – Indicação do Ai e do Au para o cálculo do Tau ... 190

Figura 39 – Corte 1 para a habitação unifamiliar 1 ... 198

Figura 40 – Pormenores construtivos do corte 1 para a habitação unifamiliar 1 ... 199

Figura 45 – Cota topográfica georreferenciada da habitação unifamiliar 1 ... 202

Figura 46 – Delimitação da área útil e não útil do edifício ... 203

Figura 47 – Definição das áreas dos diferentes tipos de soluções construtivas de pavimentos e coberturas ... 204

Figura 48 – Delimitação do tipo de paredes utilizadas ... 205

Figura 49 – Indicação dos Envidraçados ... 206

Figura 50 – Indicação do Ai e do Au para o cálculo do Tau para a habitação unifamiliar 2 ... 225

Figura 51 – Representação do pavimento do tipo Pav 2 para a habitação unifamiliar 2 ... 226

Figura 52 – Indicação do Ai e do Au para o cálculo do Tau para a habitação unifamiliar 2 ... 227

Figura 53 – Corte A-B para a habitação unifamiliar 2 ... 230

(17)

Índice de tabelas

Tabela 1 – Características da Habitação Unifamiliar 1 ... 33

Tabela 2 - Áreas das zonas em estudo da habitação unifamiliar 1 ... 37

Tabela 3- Calculo do τ da Garagem Privada da habitação unifamiliar 1 ... 38

Tabela 4- Calculo do τ do Desvão Sanitário da habitação unifamiliar 1 ... 38

Tabela 5- Características das paredes estudadas para a habitação unifamiliar 1 ... 40

Tabela 6- Características das coberturas estudadas para a habitação unifamiliar 1 ... 48

Tabela 7- Resultados obtidos para o Calculo do Envidraçado 1.1 para habitação unifamiliar 1 ... 52

Tabela 13- Resultados obtidos para o Calculo do Envidraçado 1.3 ... 56

Tabela 16- Resultados obtidos para o Calculo do Envidraçado 1.4 ... 58

Tabela 17- Pontes Térmicas Lineares da habitação unifamiliar 1 ... 64

Tabela 18- Numero de Renovação por hora para a habitação unifamiliar 1 ... 67

Tabela 19 – Características da Habitação Unifamiliar 2 ... 69

Tabela 20- Áreas das zonas em estudo da habitação unifamiliar 2 ... 72

Tabela 21- Calculo do τ da Garagem Privada da habitação unifamiliar 2 ... 73

Tabela 22- Calculo do τ do Desvão Sanitário da habitação unifamiliar 2 ... 73

Tabela 23- características das paredes estudadas para a habitação unifamiliar 2 ... 74

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Tabela 25- Resultados obtidos para o Calculo do Envidraçado 1.1 para a habitação unifamiliar 2 ... 86 Tabela 26- Pontes Térmicas Lineares ... 90 Tabela 27- Numero de Renovação por hora ... 93 Tabela 28- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 1 .. 96 Tabela 29- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 1 .. 97 Tabela 30- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 1 .. 98 Tabela 31- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 1 .. 99 Tabela 32- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 1 100 Tabela 33- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 1 101 Tabela 34- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 1 102 Tabela 35- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 1 103 Tabela 36- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 1 104 Tabela 37- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 1 105 Tabela 38- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 2 107 Tabela 39- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 2 108 Tabela 40- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 2 109 Tabela 41- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 2 110 Tabela 42- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 2 111 Tabela 43- Apresentação das soluções utilizadas no Exemplo A da Habitação

Unifamiliar 1 ... 114 Tabela 44- Apresentação dos resultados do exemplo A da habitação unifamiliar 1 .... 115 Tabela 45- Apresentação das soluções utilizadas no Exemplo B da Habitação

Unifamiliar 1 ... 116 Tabela 46- Apresentação dos resultados do exemplo B da habitação unifamiliar 1 .... 117 Tabela 47- Apresentação das soluções utilizadas no Exemplo C da Habitação

Unifamiliar 1 ... 118 Tabela 48- Apresentação dos resultados do exemplo C da habitação unifamiliar 1 .... 119 Tabela 49- Apresentação das soluções utilizadas no Exemplo D da Habitação

Unifamiliar 1 ... 120 Tabela 50- Apresentação dos resultados do exemplo D da habitação unifamiliar 1 .... 121 Tabela 51- Apresentação das soluções utilizadas no Exemplo E da Habitação

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Tabela 52- Apresentação dos resultados do exemplo E da habitação unifamiliar 1 .... 123 Tabela 53- Apresentação dos resultados do exemplo F da habitação unifamiliar 1... 124 Tabela 54- Apresentação dos resultados do exemplo G da habitação unifamiliar 1 .... 125 Tabela 55- Apresentação dos resultados do exemplo H da habitação unifamiliar 1 .... 125 Tabela 56- Apresentação dos resultados do exemplo I da habitação unifamiliar 1 ... 126 Tabela 57- Apresentação dos resultados do exemplo I com correção da habitação unifamiliar 1 ... 127 Tabela 58- Apresentação dos resultados do exemplo J da habitação unifamiliar 1 ... 128 Tabela 59- Apresentação dos resultados do exemplo K da habitação unifamiliar 1 .... 128 Tabela 60- Apresentação dos resultados do exemplo L da habitação unifamiliar 1 .... 129 Tabela 61- Apresentação dos resultados do exemplo L1 da habitação unifamiliar 1 .. 130 Tabela 62- Apresentação dos resultados do exemplo M da habitação unifamiliar 1 ... 131 Tabela 63- Apresentação dos resultados do exemplo N da habitação unifamiliar 1 .... 132 Tabela 64- Apresentação dos resultados do exemplo O da habitação unifamiliar 1 .... 133 Tabela 65- Apresentação dos resultados do exemplo P da habitação unifamiliar 1... 134 Tabela 66- Apresentação dos resultados do exemplo Q da habitação unifamiliar 1 .... 135 Tabela 67- Apresentação dos resultados do exemplo R da habitação unifamiliar 1 .... 136 Tabela 68- Apresentação dos resultados do exemplo S da habitação unifamiliar 1... 137 Tabela 69- Apresentação dos resultados do exemplo T da habitação unifamiliar 1 .... 137 Tabela 70- Apresentação dos resultados do exemplo U da habitação unifamiliar 1 .... 138 Tabela 71- Apresentação dos resultados do exemplo U+ corrigidos da habitação

unifamiliar 1 ... 138 Tabela 72- Apresentação dos resultados do exemplo V da habitação unifamiliar 1 .... 139 Tabela 73- Apresentação dos resultados do exemplo W da habitação unifamiliar 1 ... 139 Tabela 74- Apresentação das combinações das soluções da Habitação Unifamiliar 2 141 Tabela 75- Apresentação dos resultados do exemplo A da habitação unifamiliar 2 .... 141 Tabela 76- Apresentação dos resultados do exemplo B da habitação unifamiliar 2 .... 142 Tabela 77- Apresentação dos resultados do exemplo C da habitação unifamiliar 2 .... 143 Tabela 78- Apresentação dos resultados do exemplo D da habitação unifamiliar 2 .... 143 Tabela 79- Apresentação dos resultados do exemplo E da habitação unifamiliar 2 .... 144 Tabela 80- Apresentação dos resultados do exemplo F da habitação unifamiliar 2... 144 Tabela 81- Apresentação dos resultados do exemplo G da habitação unifamiliar 2 .... 145 Tabela 82- Apresentação dos resultados do exemplo H da habitação unifamiliar 2 .... 145

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Tabela 83- Apresentação dos resultados do exemplo I da habitação unifamiliar 2 ... 146 Tabela 84- Apresentação dos resultados do exemplo J da habitação unifamiliar 2 ... 147 Tabela 85- Apresentação dos resultados do exemplo K da habitação unifamiliar 2 .... 147 Tabela 86- Apresentação dos resultados do exemplo L da habitação unifamiliar 2 .... 148 Tabela 87- Apresentação dos resultados do exemplo M da habitação unifamiliar 2 ... 149 Tabela 88- Apresentação dos resultados do exemplo N da habitação unifamiliar 2 .... 149 Tabela 89- Apresentação dos resultados do exemplo M, N, O e P da habitação

unifamiliar 1 ... 151 Tabela 90- Apresentação dos resultados do exemplo R, S, T e U da habitação

unifamiliar 1 ... 152 Tabela 91- Apresentação dos resultados do exemplo E, F e G da habitação unifamiliar 2 ... 154 Tabela 92- Apresentação dos resultados do exemplo J, K, L e M da habitação

unifamiliar 2 ... 156 Tabela 93- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par1.1 da habitação

unifamiliar 1 ... 170 Tabela 94- Calculo do coeficiente de transmissão térmica Pt1.1 da habitação unifamiliar 1 ... 171 Tabela 95- Calculo do coeficiente de transmissão térmica Par 2.1 da habitação

unifamiliar 1 ... 171 Tabela 96- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par1.1.1 da habitação unifamiliar 1 ... 171 Tabela 97- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.1.1 da habitação unifamiliar 1 ... 172 Tabela 98- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 2.1.1 da habitação unifamiliar 1 ... 172 Tabela 99- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 1.2 da habitação unifamiliar 1 ... 173 Tabela 100- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.2 da habitação unifamiliar 1 ... 173 Tabela 101- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 2.2 da habitação unifamiliar 1 ... 174

(21)

Tabela 102- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 2.2 da habitação unifamiliar 1 ... 174 Tabela 103- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 1.3 da habitação unifamiliar 1 ... 175 Tabela 104- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.3 da habitação unifamiliar 1 ... 175 Tabela 105- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 2.3 da habitação unifamiliar 1 ... 175 Tabela 106- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 1.4 da habitação unifamiliar 1 ... 176 Tabela 107- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.4 da habitação unifamiliar 1 ... 176 Tabela 108- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 2.4 da habitação unifamiliar 1 ... 177 Tabela 109- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.5 da habitação unifamiliar 1 ... 177 Tabela 110- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 2.5 da habitação unifamiliar 1 ... 178 Tabela 111- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da porta exterior da

habitação unifamiliar 1 ... 178 Tabela 112- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 1.1 da habitação unifamiliar 1 ... 178 Tabela 113- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 2.1 da habitação unifamiliar 1 ... 179 Tabela 114- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 1.2 da habitação unifamiliar 1 ... 179 Tabela 115- Calculo do coeficiente de transmissão térmica para Cob 2 da habitação unifamiliar 1 ... 180 Tabela 116- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 1.3 da habitação unifamiliar 1 ... 180 Tabela 117- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 2.3 da habitação unifamiliar 1 ... 180

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Tabela 118- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 1.4 da habitação unifamiliar 1 ... 181 Tabela 119- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 2.4 da habitação unifamiliar 1 ... 181 Tabela 120- Calculo do coeficiente de transmissão térmica do Pav 1 da habitação unifamiliar 1 ... 181 Tabela 121- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 3 da habitação

unifamiliar 1 ... 182 Tabela 122- Calculo do coeficiente de transmissão térmica do Pav 2 da habitação unifamiliar 1 ... 182 Tabela 123- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 4.1 da habitação unifamiliar 1 ... 183 Tabela 124- Calculo do coeficiente de transmissão térmica Da par 4.2 da habitação unifamiliar 1 ... 183 Tabela 125- Calculo do coeficiente de transmissão térmica do Pav 3 da habitação unifamiliar 1 ... 184 Tabela 126- Calculo do coeficiente de transmissão térmica do Pav 3.2 da habitação unifamiliar 1 ... 184 Tabela 127- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pdiv da habitação

unifamiliar 1 ... 185 Tabela 128- Calculo do coeficiente de transmissão térmica do Pav 4 da habitação unifamiliar 1 ... 185 Tabela 129- Calculo do coeficiente de transmissão térmica do Pav 5 da habitação unifamiliar 1 ... 186 Tabela 130- Calculo do coeficiente de transmissão térmica do Pav 6 da habitação unifamiliar 1 ... 186 Tabela 131- Calculo do τ da Garagem Privada da garagem privada da habitação

unifamiliar 1 ... 187 Tabela 132- Calculo do τ do desvão sanitário da habitação unifamiliar 1 ... 188 Tabela 133- Calculo dos ângulos e respetivos fatores de sombreamento para habitação unifamiliar 1 ... 192 Tabela 134- Calculo dos ângulos e respetivos fatores de sombreamento para habitação unifamiliar 1 ... 194

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Tabela 135- Calculo dos ângulos e respetivos fatores de sombreamento para habitação unifamiliar 1 ... 196 Tabela 136- Calculo dos ângulos e respetivos fatores de sombreamento para a habitação unifamiliar 1 ... 197 Tabela 137- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 1.1 da habitação unifamiliar 2 ... 207 Tabela 138- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.1 da habitação unifamiliar 2 ... 208 Tabela 139- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 1.2 da habitação unifamiliar 2 ... 208 Tabela 140- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.2 da habitação unifamiliar 2 ... 209 Tabela 141- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 1.3 da habitação unifamiliar 2 ... 209 Tabela 142- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.3 da habitação unifamiliar 2 ... 210 Tabela 143- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.4 da habitação unifamiliar 2 ... 210 Tabela 144- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.4 da habitação unifamiliar 2 ... 211 Tabela 145- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 1.5 da habitação unifamiliar 2 ... 211 Tabela 146- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.5 da habitação unifamiliar 2 ... 212 Tabela 147- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 1.6 da habitação unifamiliar 2 ... 212 Tabela 148- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.6 da habitação unifamiliar 2 ... 213 Tabela 149- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Par 1.4 da habitação unifamiliar 2 ... 213 Tabela 150- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Pt 1.7 da habitação unifamiliar 2 ... 213

(24)

Tabela 151- Calculo do coeficiente de transmissão térmica para a porta da habitação unifamiliar 2 ... 214 Tabela 152- Calculo do coeficiente de transmissão térmica para a Cob 1.1 da habitação unifamiliar 2 ... 214 Tabela 153- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 2.1 da habitação unifamiliar 2 ... 214 Tabela 154- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 3.1 da habitação unifamiliar 2 ... 215 Tabela 155- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 1.2 da habitação unifamiliar 2 ... 215 Tabela 156- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 2.2 da habitação unifamiliar 2 ... 216 Tabela 157- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 3.2 da habitação unifamiliar 2 ... 216 Tabela 158- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 1.3 da habitação unifamiliar 1 ... 216 Tabela 159- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 2.3 da habitação unifamiliar 2 ... 217 Tabela 160- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 3.3 da habitação unifamiliar 2 ... 217 Tabela 161- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 1.4 da habitação unifamiliar 2 ... 218 Tabela 162- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 2.4 da habitação unifamiliar 2 ... 218 Tabela 163- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 3.4 da habitação unifamiliar 2 ... 218 Tabela 164- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da cob 1.5 da habitação unifamiliar 2 ... 219 Tabela 165- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da Cob 1.5 da habitação unifamiliar 2 ... 219 Tabela 166- Calculo do coeficiente de transmissão térmica da cob 3.5 da habitação unifamiliar 2 ... 220

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Tabela 167- Calculo do coeficiente de transmissão térmica do Pav 1 da habitação unifamiliar 2 ... 220 Tabela 168- Calculo do coeficiente de transmissão térmica para Par 3 da habitação unifamiliar 2 ... 221 Tabela 169- Calculo do coeficiente de resistência térmico para Pav 2 da habitação unifamiliar 2 ... 221 Tabela 170- Calculo do coeficiente de transmissão térmica para a Pdiv 1 da habitação unifamiliar 2 ... 222 Tabela 171- Calculo do coeficiente de transmissão térmica par Pav 3 da habitação unifamiliar 2 ... 222 Tabela 172- Calculo do coeficiente de transmissão térmica para Pav 4 da habitação unifamiliar 2 ... 223 Tabela 173- Calculo do coeficiente de transmissão térmica par Pav 5 da habitação unifamiliar 2 ... 223 Tabela 174- Calculo do τ da Garagem Privada para a habitação unifamiliar 2 ... 224 Tabela 175- Calculo do τ do desvão sanitário para a habitação unifamiliar 2 ... 226 Tabela 176- Calculo dos ângulos e respetivos fatores de sombreamento para a habitação unifamiliar 2 ... 229

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Lista de abreviaturas, unidades e símbolos

ADENE – Agencia para a Energia GEE - Gases de Efeito de Estufa; COP13 - 13ª Conferência das Partes;

COP - Coeficiente de Desempenho, (coefficient of performance) é a denominação em língua inglesa correntemente adotada para designar a eficiência nominal de uma bomba de calor;

DGGE- Direção Geral de Energia e Geologia; EPS - Poliestireno Expandido;

EU – União Europeia;

EUA – Estados Unidos da América; ICB - Aglomerado de cortiça; MW – Lã mineral

Ntc - Necessidades nominais globais de energia primária;

Nac - Necessidades nominais globais de águas quentes sanitárias; Nic - Necessidades nominais globais de aquecimento;

Ni - Necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento; Nvc - Necessidades nominais globais de arrefecimento;

Nv - Necessidades nominais globais energia útil para arrefecimento; ONU - Organização das Nações Unidas;

PUR - Espuma de Poliuretano

RCCTE – Regulamento das Características de Comporto Térmico dos Edifícios; U – Coeficiente de Transmissão Térmica

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Capítulo 1 -

Enquadramento

1.1. Introdução

Sempre que se utiliza o carro, liga o computador ou a televisão, quando se faz o jantar está-se a utilizar energia. Não é de estranhar, portanto, que a energia tenha uma tão grande importância para o Homem.

O acesso à energia é fundamental para o desenvolvimento das sociedades. No entanto, a maior parte da energia usada no mundo provém de combustíveis fósseis como o carvão, o gás ou o petróleo, cujas reservas têm vindo a diminuir. Adicionalmente, a utilização intensiva destes combustíveis fósseis aumenta a concentração de dióxido de carbono na atmosfera, contribuindo para o aquecimento global do Planeta. É o chamado efeito de estufa. O estilo de vida atual pode estar ameaçado e o futuro comprometido se não forem encontradas novas soluções. Por esta razão, multiplicam-se os esforços na promoção da utilização eficiente da energia, e na aposta nas fontes de energia renováveis como o sol, o vento ou a água.

A temática da eficiência energética continua a ser um tema relevante, uma vez que a gestão dos recursos de energia é hoje um dos principais desafios que, a nível mundial, a sociedade moderna enfrenta. A maneira como a energia disponível é utilizada é uma questão chave neste processo, e por isso o aumento da eficiência energética das operações da Humanidade é imprescindível para se atingir os objetivos do novo modelo de desenvolvimento, tanto pela diminuição da intensidade energética global, como pelo aumento dos correspondentes resultados económicos. Quanto maior o consumo energético, maior será a degradação de várias matérias-primas o que leva a uma crise ambiental.

No sector da construção, um dos principais desafios é o assegurar as condições de conforto térmico no interior das habitações. O que, devido à falta de qualidade térmica da envolvente, leva ao aumento das potências dos equipamentos de climatização para se conseguir assegurar um nível de conforto térmico adequado, o que, consequentemente origina um aumento dos consumos energéticos.

O crescimento do consumo energético tem assim de ser travado.

Para se conseguir travar o crescimento dos consumos energéticos nas habitações, é necessário utilizar soluções construtivas projetadas de forma a tirar partido das

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condições ambientais, e assim reduzir as necessidades de utilização de sistemas de aquecimento e arrefecimento, tentando-se assegurar as condições de conforto térmico.

A construção de um edifício tem de ser um processo elaborado de forma a ser possível assegurar um desempenho ambiental eficiente do edifício.

O projeto de um edifício é elaborado de acordo com as exigências regulamentares, garantindo todas as condições necessárias para uma melhor eficiência energética do edifício.

Com o objetivo de implementar soluções construtivas energeticamente eficientes, as exigências regulamentares vieram possibilitar uma maior exigência na sua elaboração, avaliando todos os elementos envolvidos por forma a obter a melhor eficiência energética.

Propõe-se com este trabalho efetuar um estudo paramétrico, usando a metodologia proposta pelo Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) por forma a avaliar o impacto de diferentes soluções e equipamentos na obtenção da classificação energética e no conforto dos seus habitantes.

1.2. Objetivos

O objetivo do trabalho desenvolvido foi a avaliação do impacto das soluções construtivas dos elementos da envolvente e dos sistemas de climatização do edifício na sua classe energética.

Para atingir este objetivo foi realizada uma análise paramétrica do desempenho de dois edifícios de habitação unifamiliar com a implementação de um conjunto de soluções para a sua envolvente e equipamentos.

A determinação da classe energética foi realizada através da metodologia definida na regulamentação térmica Portuguesa.

O trabalho desenvolveu-se numa análise de duas habitações unifamiliares onde se analisaram os vários tipos de soluções construtivas por forma determinar a classe energética de cada habitação.

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A primeira fase teve como objetivo elaborar diferentes soluções construtivas e tipo de equipamentos, a seleção das soluções adotadas teve como base as soluções mais correntes e mais utilizadas nas construções de edifícios. As soluções serão projetadas de forma a reduzir a energia consumida nos edifícios.

A segunda fase baseou-se na verificação do desempenho do edifício com a implementação de diferentes soluções construtivas nos diferentes elementos constituintes dos edifícios.

A terceira fase consistiu na análise dos resultados obtidos por forma a obter a classificação energética final, e analisar a forma mais eficiente para obter a classificação energética máxima e avaliar o conforto dos seus ocupantes.

O trabalho realizado teve como linhas orientadoras:

1 - Identificar diferentes soluções construtivas e diferentes tipos de equipamentos com o objetivo de verificar qual a solução que conduz às melhores condições de eficiência energética das habitações;

2 - Classificar os edifícios energeticamente de forma a determinar a classe energética dos edifícios selecionados como casos de estudo;

3 - Identificar a solução que conduz a menores consumos energéticos e à melhor classe energética.

1.3. Estruturada Dissertação

O primeiro capítulo da dissertação expõe a motivação que levou ao seu desenvolvimento, os objetivos e o respetivo enquadramento.

No segundo capítulo apresentam-se os problemas ambientais da atualidade. O desenvolvimento da sustentabilidade, as alterações climáticas e a eficiência energética nos edifícios tendo em conta o desempenho dos edifícios, a certificação energética e a regulamentação em vigor.

No terceiro capítulo apresenta-se a metodologia aplicada nos diferentes casos em estudo e a sua avaliação

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O quinto capítulo apresenta os resultados e análise dos resultados obtidos nos diferentes casos em estudo.

No sexto capítulo apresentam-se as conclusões do estudo realizado e as perspetivas futuras.

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Capítulo 2 -

Sustentabilidade das Construções

A sustentabilidade está relacionada com todas as questões que promovam o bem-estar das pessoas e salvaguardem o meio ambiente tanto agora como no futuro. Segundo o Relatório Brundtland (1987), sustentabilidade é: "suprir as necessidades da geração

presente sem afetar a possibilidade das gerações futuras suprirem as suas".

Sustentabilidade é uma forma de pensamento sistémico, relacionado com a continuidade dos aspetos económicos, sociais, culturais e ambientais da sociedade humana.

Propõe-se a ser um meio de configurar a civilização e atividade humanas, de tal forma que a sociedade, os seus membros e as suas economias possam preencher as suas necessidades e expressar o seu maior potencial no presente, e ao mesmo tempo preservar a biodiversidade e os ecossistemas naturais, planeando e agindo de forma a atingir proficiência na manutenção indefinida desses ideais.

A sustentabilidade abrange vários níveis de organização, desde a vizinhança local até o planeta inteiro (Bruntland, 1987).

2.1 Desenvolvimento Sustentável

2.1.1 Alterações climáticas

Desde que existem humanos à face da Terra que estes têm afetado o meio ambiente à sua volta. Mas, no passado, os efeitos da caça ou atividades agrícolas foram basicamente locais. Este cenário alterou-se radicalmente com a Revolução Industrial, que começou cerca de 1750, e que teve uma particular intensificação nos séculos XIX e XX.

A Revolução Industrial teve lugar quando se iniciou a produção em massa de bens de consumo em grandes unidades industriais e com recurso a máquinas a carvão e, mais tarde, a petróleo, gás natural e eletricidade. Deste modo, a par do desenvolvimento da tecnologia moderna, a produção de bens de consumo ficou muito facilitada. Na época pré-industrial - isto é, antes da Revolução Industrial - não existiam comboios, carros, aviões, luz elétrica, fábricas, telefones ou televisores.

Quanto maior a produção e o consumo, maior são os efeitos no meio ambiente. Durante os últimos 50 anos, pela primeira vez na história, tem-se testemunhado sinais claros da

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influência do Homem no ambiente de todo o planeta, originando problemas ambientais que não são apenas locais, mas também globais. Um dos problemas ambientais à escala global prende-se com as alterações climáticas induzidas pelo Homem, também conhecido por aquecimento global.

Na Figura 1 está evidenciado as alterações climáticas que alguns locais do planeta sofreram ao longo dos anos. Devido ao aquecimento global muitos glaciares viram o seu gelo desaparecer levando a um aumento do leito dos lagos, dos rios e dos oceanos.

Figura 1 – Efeito das alterações climáticas nos glaciares - Patagonia: 1928 vs 2004, (Greenpeace, Beltra, D. 2005)

As alterações climáticas induzidas pelo Homem são o resultado da emissão de gases de efeito de estufa para a atmosfera. Estas emissões têm diversas origens, incluindo as atividades industriais e agrícolas, que fornecem os mais variados bens de consumo, as centrais energéticas, que produzem eletricidade, os carros e os aviões, que permitem deslocações rápidas e confortáveis.

Na Figura 2, pode se observar a cidade de Paris onde se verifica uma grande densidade de neblina causada pela poluição diária produzida na cidade.

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Figura 2 – Fotografia tirada de um helicóptero mostra a poluição de Paris, França (Boris Horvat/AFP 07-2010)

Os gases de efeito de estufa afetam o clima da Terra devido ao aumento do efeito de estufa. Este último processo tem causas naturais e está relacionado, por um lado, com a elevada transparência do vapor de água, CO2 e outros gases da atmosfera terrestre à

radiação solar e, por outro lado, com a sua baixa transparência à passagem da radiação emitida pela Terra, que de outra forma seria reenviada novamente para o espaço exterior (Figura 3). Sem este efeito de estufa natural a temperatura da superfície do globo seria de cerca de -18ºC e a Terra estaria desabitada(Uemeai, 2008).

Figura 3 – Efeito Estufa - Hexágono Quântico (Uemeai 11-2008)

A emissão de gases de efeito de estufa em grandes quantidades leva a um aumento da sua concentração atmosférica, o que conduz a um efeito de estufa adicional, com mais

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Espécies subsarianas em risco de extinção Aumento das zonas áridas Aumento das ondas de calor Cheias e Inundações Fracas colheitas Aumento da área queimada Problemas com a qualidade da água Possível extinção de algumas espécies de árvores Aumento do número de mortes causadas pelo calor Degelo sazonal do Árctico mais aprofundado Diminuição do

caudal dos rios

calor a ser retido pela atmosfera. Este efeito adicional leva a um incremento da temperatura do ar e a alterações no clima da Terra (Center for International Climateand Environmental Research – Oslo).

Com o aumento das exigências de conforto das populações, o consumo de energia, a nível mundial, obriga à utilização crescente dos recursos energéticos com sequência nefasta para o ambiente.

Na Figura 4 está evidenciado o impacto das alterações climáticas que estão a ocorrer no planeta, devido às intervenções do Homem.

Figura 4 – Impacto das alterações Climáticas (Martin Parry, Inter govermental Panel Climate Change, 2009)

A necessidade de satisfazer as necessidades energéticas para assegurar o conforto da população em geral, leva a um aumento progressivo da exploração dos combustíveis

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fósseis. Com o uso excessivo desses combustíveis, leva ao esgotamento das reservas a um ritmo muito acelerado, levando a um desequilíbrio natural.

Atualmente a maior parte da energia utilizada pela humanidade provém de combustíveis fósseis - Petróleo, carvão mineral, etc.

Na Figura 5 estão representadas as diferentes fontes de energia não renováveis, fósseis ou convencionais, tais como carvão, petróleo, gás natural e o uranio.

Figura 5 – Fontes não renováveis, fosseis ou convencionais (Guia prático da eficiência energética)

A vida moderna tem sido movida a custa de recursos esgotáveis que levaram milhões de anos para se formar. O uso desses combustíveis em larga escala tem mudado substancialmente a composição da atmosfera e o balanço térmico do Planeta provocando o aquecimento global, degelo nos polos, chuvas ácidas e poluição da atmosfera. As previsões dos efeitos decorrentes podem levar a um esgotamento desses recursos. Alternativas como a energia nuclear, que eram apontadas como solução definitiva, já mostraram que só podem piorar a situação.

Ao tentar encontrar melhores soluções ambientais, a população ver-se-á obrigada a adotar uma nova forma de vida.

As reservas conhecidas de petróleo devem durar apenas mais 75 anos; as de gás natural, um pouco mais de 100 anos; as reservas de carvão, aproximadamente 200 anos (JN

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edição 6 de Dezembro de 2009). Com o fim das reservas das fontes não renováveis a população ver-se-á obrigada a encontrar novas soluções.

A utilização das energias renováveis em substituição dos combustíveis fósseis é uma direção viável e vantajosa. Pois, além de serem praticamente inesgotáveis, as energias renováveis podem apresentar impacto ambiental muito baixo ou quase nulo.

As energias renováveis disponíveis são a hídrica, eólica, solar, geotérmica e marés (Figura 6). As ondas e a biomassa podem ser uma alternativa viável á utilização das energias não renováveis (Guia prático da eficiência energética).

Figura 6 – Fontes renováveis (Guia prático da eficiência energética)

O desenvolvimento das tecnologias para o aproveitamento das energias renováveis poderá beneficiar comunidades rurais e regiões afastadas bem como a produção agrícola através da autonomia energética e consequente melhoria global da qualidade de vida dos habitantes.

Fontes de energia renováveis inesgotáveis podem vir a ser a resposta a curto e médio prazo, para uma redução da degradação do ambiente.

2.1.2 Principais passos para atingir a sustentabilidade

A população terá de adotar novas formas de viver por forma a tentar inverter a degradação do ambiente.

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Entre várias medidas possíveis, ganha relevância a aposta de diversos países na redução das emissões de gases com efeito de estufa.

Os primeiros passos neste sentido foram dados em Maio de 1992, tendo sido criada a

Convenção Quadro da Organização das Nações Unidas (ONU) sobre Alterações

Climáticas, que entrou em vigor em Março de 1994 (JN edição 6 de Dezembro de 2009). A questão das alterações climáticas foi assumida pela ONU como fulcral para as gerações, a fim de impedir a “perigosa interferência” humana das concentrações de

Gases de Efeito de Estufa (GEE).

A conferência das nações Unidas sobre Ambiente e Desenvolvimento, Cimeira da

Terra, no Rio Junho de 1992 foi o ponto de partida para a sensibilização da opinião

pública para as questões das alterações climáticas (JN edição 6 de Dezembro de 2009). O desenvolvimento sustentável entrou também no vocabulário dos decisores políticos. O Protocolo de Quioto, Dezembro de 1997, que vigorou de 2005 até 2012, estabeleceu metas de redução de emissões de 5,2% face aos valores de 1990 para os países industrializados, (JN edição 6 de Dezembro de 2009). Este protocolo integra mecanismos como o comércio de emissões, sua monitorização e fórmulas de adaptação através de ajudas as tecnologias limpas. As metas propostas não foram atingidas.

Na conferência sobre as Alterações Climáticas, que incluiu a 13ª Conferência das Partes (COP13) e o Encontro das Partes aderentes a Quioto, “Rota do Bali”, de Dezembro de 2007 os compromissos não foram quantificados, para evitar que um desacordo iminente não tivesse retorno (JN edição 6 de Dezembro de 2009).

De 7 a 18 de Dezembro de 2009, delegações de 192 países reuniram-se em Copenhaga para debater as alterações climáticas e o aquecimento global. Esta reunião teve como objetivo substituir o Protocolo de Quioto, que nunca chegou a ser aplicado por todos os intervenientes, e por outro de resolver as alterações climáticas a nível global e que fosse aplicada por todos os signatários. Teve como principal objetivo a celebração de um acordo internacional global que permitisse reduzir as emissões nos países desenvolvidos, limitar o aumento das emissões nos países em desenvolvimento e financiar as ações destinadas a mitigar os efeitos das alterações climáticas e os esforços de adaptação desenvolvidos pelos países pobres(JN edição 6 de Dezembro de 2009).

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As metas de redução de gases com efeitos de estufa anunciadas para 2020 não foram vinculativas e em muitos casos não foram definidas.

A União Europeia (EU) comprometeu-se a uma redução dos GEE entre 20 e 30 % até 2020 (em comparação com os níveis de 1990).

Os EUA apresentaram uma proposta de redução dos GEE entre 14 e 17% até 2020, face aos níveis de 2005.

A proposta do Brasil foi de uma redução de emissões de 36% a 38% até 2020.

A China aceitou reduzir a intensidade carbónica (emissões por unidade de riqueza produzida) de 40% a 45%, até 2020 face aos níveis de 2005.

Em termos de financiamento o acordo estabeleceu ainda que os países ricos transfiram um montante de 30 mil milhões de dólares (21 mil milhões de euros) entre 2010 e 2012, e de cem mil milhões de dólares (setenta mil milhões de euros) a partir de 2012, até 2020, para financiar os países pobres e em desenvolvimento na mitigação das suas emissões e na adaptação aos efeitos do aquecimento global. Os EUA contribuirão com 3.600 milhões de dólares, a UE com 10.600 milhões e o Japão com 11 mil milhões de dólares.

Este documento previu ainda medidas de verificação e pretendeu limitar o aumento da temperatura global em 2ªC (JDN edição 16 de Dezembro de 2009).

2.1.3 Principais passos para atingir a sustentabilidade em Portugal

Portugal produz apenas 15% da energia que consome, tornando-o num dos países mais dependentes da utilização de energias fosseis importadas.

Uma alternativa a esta situação é o aumento da eficiência no consumo de energia e o aproveitamento do potencial de energias renováveis, que em Portugal é assinalável, com destaque para a energia solar, eólica, hídrica e da biomassa.

Na Figura 7 está representado o consumo primário em Portugal entre 2000 e 2004 e na Figura 8 está representado as metas para a instalação de energias renováveis em Portugal em 2010

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Figura 7 – Consumo de energia primária em Portugal ente 2000-2004 (DGGE, 2005)

Figura 8 – Metas para a instalação de energias renováveis em Portugal em 2010 (RCM 169/2005)

2.2 Eficiência Energética dos Edifícios

“A utilização racional de energia, às vezes chamada simplesmente de eficiência energética, consiste em usar menos energia para fornecer a mesma quantidade de valor energético” (CEEE 2006).

2.2.1 Desempenho dos Edifícios

A ameaça de esgotamento das reservas de combustíveis fósseis, a pressão dos resultados económicos e as preocupações ambientais, faz com que a população encare a eficiência energética como uma das soluções para equilibrar o modelo de consumo existente e para combater as alterações climáticas.

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Os equipamentos utilizados nas habitações, nos escritórios, nos meios de transporte, na iluminação das vias públicas e mesmo nas centrais que produzem e distribuem a energia, quer ela seja eletricidade, gás natural ou outra, consomem de alguma forma uma fonte de energia.

A utilização excessiva das fontes de energia de origem fóssil, como o petróleo (que representa 37% do consumo), o carvão (27%), o gás natural e o urânio, contribuem significativamente para a libertação de dióxido de carbono para a atmosfera trazendo consequências nefastas para o Planeta, como as chuvas ácidas, o aquecimento global e a redução da camada de ozono (Eficiência Energética nos edifícios residenciais).

Edifícios, processos industriais e de transporte energeticamente eficientes poderiam reduzir as necessidades energéticas do mundo em 2050 para um terço, sendo essencial o controlo das emissões globais de gases com efeito de estufa, de acordo com a Agência Internacional de Energia, (AIE).

A adoção de soluções ou medidas energéticas eficientes em edifícios pode passar, por exemplo, por colocar um isolamento térmico de modo a reduzir os consumos energéticos para aquecimento e arrefecimento, mantendo a mesma temperatura ambiente, instalar lâmpadas economizadoras (fluorescentes, LED), em vez de lâmpadas incandescentes para atingir o mesmo nível de iluminação.

A utilização das energias renováveis como fonte de energia para suprir as necessidades energéticas, quer de climatização como o aquecimento de águas quentes sanitárias e de piscinas é uma das formas mais eficientes de reduzir o consumo de energia de origem fóssil. Em Portugal, a instalação de painéis solares térmicos na cobertura dos edifícios pode representar uma redução de 60% no consumo de energia para aquecimento de águas sanitárias (TTERRA, 2008).

Aprender a utilizar de forma responsável energia disponível é garantir um futuro melhor para as gerações futuras.

Assim, a eficiência energética e a utilização de fontes de energia renovável são os "dois pilares" da política energética sustentável (DGGE, 2011).

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2.2.2 Crescimento Energético nos Edifícios

“Os edifícios são responsáveis pelo menos por 40% da energia utilizada na maioria dos países” (WBCSD, 2011). O cenário absoluto está a crescer fortemente, como é exemplo

o desenvolvimento rápido de construção em países como a China e a Índia (Projeto

EEE, 2011). É essencial agir agora, pois os edifícios podem dar um grande contributo para a diminuição das alterações climáticas e utilização energética. “Um edifício tem um

longo ciclo de vida, logo o seu efeito sobre o ambiente é um longo e continuo problema a considerar” (ONG, China, 2011).

O progresso pode começar imediatamente, pois existe atualmente o conhecimento e a tecnologia para reduzir a utilização de energia nos edifícios, enquanto ao mesmo tempo se melhoram os níveis de conforto. As barreiras de comportamento, organizacionais e financeiras colocam-se no caminho da ação imediata e três abordagens podem ajudar a ultrapassá-las: apoio à interdependência, valorização da energia e a transformação de comportamentos.

Em Portugal, os edifícios são responsáveis pelo consumo de cerca de 30% do consumo total de energia primária do país e 62% dos consumos de eletricidade. Os edifícios habitacionais, um conjunto de cerca de 3,3 milhões de edifícios, contribuíram com cerca de 17% do consumo primário, representando cerca de 29% dos consumos de eletricidade (TAGS, 2012).

Um edifício tem consumos energéticos muito significativos. Este fato verifica-se sobretudo ao nível das frações, mas o consumo das zonas comuns, que representa cerca de 27% do consumo total do edifício, também é relevante. Este valor varia consoante os níveis de equipamentos existentes (TAGS, 2012).

Os consumos de energia no interior das frações distribuem-se aproximadamente da seguinte forma: cozinha e águas quentes sanitárias: 50%; aquecimento e arrefecimento: 25%; iluminação e eletrodomésticos: 25%. Como se constata, os custos para as águas quentes sanitárias e sua produção tem um valor elevado no consumo. Numa ótica de eficiência energética, esta produção pode ser alterada para uma fonte de energia renovável. Contudo, na maioria dos edifícios, esta instalação é difícil o que diminui a sua rentabilidade.

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As condições de conforto proporcionadas por um edifício de habitação dependem de uma série de fatores que incluem as características de construção do edifício e dos sistemas de aquecimento e arrefecimento utilizados. Estes fatores estão também relacionados de forma direta com os custos de operação do edifício. Assim, é essencial proceder a uma avaliação correta destas características para avaliar as linhas de ação que podem conduzir a uma melhoria significativa do ambiente interior da habitação e a menores custos na utilização de energia.

A avaliação das características construtivas e dos sistemas de aquecimento e arrefecimento é especialmente importante quando se compra um edifício de habitação novo. É fundamental que, para além do aspeto agradável da habitação e do seu custo de aquisição, também sejam tidos em consideração os requisitos de eficiência energética. Deve-se ter em conta vários fatores na construção de uma habitação: a orientação e captação de energia solar e as características da envolvente exterior tais como o isolamento nos edifícios, as coberturas, os pavimentos, os envidraçados, as janelas, cor dos revestimentos, a ventilação, o aquecimento e arrefecimento, a produção das águas quentes sanitárias e as energias renováveis entre outros.

Na Figura 9 estão representadas as características necessárias para uma boa eficiência energética de um edifício habitacional.

Figura 9 – Características necessárias para ma boa eficiência energética dentro de um edifício (Guia Pratico da Eficiência Energética, 2008)

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Orientação e captação de energia solar

A localização do edifício é muito importante no que respeita às necessidades térmicas do espaço interior. A captação eficaz de energia solar constitui um fator essencial a ter em consideração na fase de execução do projeto.

A capacidade que um edifício tem de captar a radiação solar nos períodos em que existe uma maior necessidade de energia (isto é, no Inverno) e de ter a menor superfície possível exposta à luz do Sol quando existe a necessidade de dissipar o calor (isto é, no Verão) determina o grau de conforto oferecido aos ocupantes e os consequentes gastos de energia. Sendo essas condições opostas, dá-se muitas vezes o caso de os edifícios serem muito eficientes no Inverno mas pouco eficientes no Verão, ou vice-versa. Existem, no entanto, alguns tipos de edifícios que têm boas prestações tanto no Inverno como no Verão. O controlo dos ganhos solares pode ser realizado através da correta utilização de sistemas de sombreamento.

Consoante o clima local ou os diferentes objetivos específicos, pode optar-se por privilegiar uma condição ou a outra. No caso de uma casa situada num clima muito frio como exemplo o norte da Europa, o Verão não será um problema tão grande e poder-se-á concentrar quase exclusivamente na eficiência durante o Inverno. Por outro lado, no caso de um edifício situado num clima muito quente como o Sul da Europa, o objetivo consistirá em reduzir a irradiação durante o Verão.

Em Portugal para se conseguir obter a melhor eficiência de energia solar é necessário ter em atenção às irradiações provenientes do Verão e no Inverno pois está presentes as duas condições meteorológicas.

Na construção de uma habitação a exposição solar a Este e Oeste deve ser reduzida. Estas duas orientações são irradiadas principalmente durante o Verão e a entrada de radiação é difícil de controlar, uma vez que se faz quase perpendicularmente às janelas. Para aumentar os ganhos solares e diminuir as perdas através dos envidraçados no Inverno é aconselhável reduzir as janelas orientadas para o Norte e aumentar as que estão orientadas para o Sul, desta forma diminuem-se as perdas pelos envidraçados a Norte e aumenta-se os ganhos pelos o que estão a Sul.

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O lado Norte do edifício deve ser reservado a instalações sanitárias, arrumos, ou outras divisões que necessitem de poucas aberturas (ou mesmo nenhuma) para o exterior. O Norte é considerado como desfavorável porque não tem ganhos.

Nas zonas mediterrâneas verifica-se uma necessidade dupla, arrefecimento no verão e aquecimento no inverno.

Com um sistema simples de proteção das janelas é possível conseguir melhores condições climatéricas dentro das habitações. As proteções das janelas têm uma importância vital ao nível da eficiência energética de um edifício devido ao controlo da radiação solar. Estas proteções têm como objetivo controlar a entrada da luz solar e bloquear a luz direta do Sol durante o Verão enquanto permitem a penetração da luz do Sol durante o Inverno. Existem atualmente vários tipos de proteções que se adaptam às necessidades de cada edifício.

A proteção solar deverá ser projetada e adequada, consoante os requisitos de Verão e de Inverno existentes no local a projetar o edifício.

Características da envolvente exterior

Na construção de um edifício o tipo de materiais com que se constrói a fachada também influencia as condições de conforto no seu interior. As características principais a ter em conta, no que diz respeito aos ganhos e perdas de energia, são a inércia térmica do material e a sua capacidade de isolamento térmico.

A inércia térmica de um edifício é a sua capacidade de contrariar as variações de temperatura no seu interior. Isto acontece devido à sua capacidade de acumular calor nos elementos construtivos. A velocidade de absorção e a quantidade de calor absorvida determina a inércia térmica dum edifício.

A inércia térmica influencia o comportamento térmico do edifício tanto de Inverno, ao determinar a capacidade de utilização dos ganhos solares, como de Verão ao influenciar a capacidade do edifício absorver a energia disponível e evitar os picos de temperatura.

A inércia térmica é uma característica das próprias matérias pesadas e densas como por exemplo, os tijolos maciços, o betão e a pedra. As paredes com uma estrutura pesada têm uma elevada capacidade térmica, funcionando como reservatórios de calor e amortecedores térmicos, ou seja, reduzem e contrariam os picos de temperatura interior, algo que uma estrutura isolante, mais leve, não consegue fazer.

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No Verão, a mesma capacidade para absorver o calor mantém o ambiente interior mais fresco: como se pode constatar quando se entra numa casa antiga com paredes espessas em pedra, capazes de transmitir uma sensação de bem-estar.

A quantidade de calor necessária para manter uma habitação à temperatura de conforto depende também, em larga escala, do seu nível de isolamento térmico que previne a transferência de calor por condução entre o interior e o exterior de um edifício. Um edifício mal isolado acarreta maiores custos com o aquecimento, pois consome mais energia: no Inverno arrefece rapidamente, podendo ocorrer condensações no seu interior, e no Verão aquece mais e num espaço de tempo mais curto.

Por estas razões é essencial diminuir as perdas e os ganhos de calor utilizando técnicas de isolamento térmico adequadas nos edifícios. Pequenas intervenções de melhoria no isolamento de edifícios podem conduzir a economias energéticas elevadas, evitando custos desnecessários no aquecimento e o arrefecimento de espaços.

Isolamento nos edifícios

Um bom isolamento da envolvente e uma correta aplicação proporciona poupanças ao nível dos custos de aquecimento e arrefecimento, ou seja, permite poupar energia durante a sua utilização.

Existem vários tipos de materiais e técnicas de isolamento. A escolha depende do clima da zona (ou seja, do grau de isolamento que se pretende alcançar) e de quaisquer restrições de construção da área visada.

Os materiais de isolamento térmico são geralmente materiais porosos e de baixa densidade como o Poliestireno Expandido (EPS), o Poliestireno Extrudido (XPS), a Espuma de Poliuretano (PUR), o Aglomerado de cortiça (ICB), a lã mineral (MW), etc.. Consoante o Edifício a projetar, são utilizados materiais soltos ou sob a forma de espuma, placas compactas, tapetes ou placas.

O isolamento térmico deverá ser aplicado em todas as partes da envolvente, paredes (incluindo zonas de pilares e vigas), coberturas e pavimentos. A ligação entre os diferentes elementos do edifício deverá ser bem isolada, evitando o aparecimento de pontes térmicas, isto é, áreas em que o calor é dissipado em maior quantidade do que no resto do edifício (zonas com materiais com menor resistência térmica).

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O isolamento poderá ser aplicado de diferentes maneiras, em função das exigências do edifício, poderá ser aplicado pelo exterior, sendo esta a aplicação mais eficaz, pelo interior, ou na caixa-de-ar de elementos duplos.

Paredes

A Transmissão de energia entre o exterior e o interior é preponderante no desempenho energético do edifício seja qual for o sistema de climatização.

As paredes exteriores são os elementos com maior relevância pela transmissão de energia entre o exterior o interior.

Existem vários tipos de soluções construtivas entre as quais, as paredes duplas com isolamento, preenchendo total ou parcialmente a caixa-de-ar, parede simples com isolamento térmico pelo exterior ou pelo interior, aplicado com revestimento aderido ou com fachada ventilada, revestimento independente contínuo ou descontinuo com fixação de suportes pontuais.

O isolamento poderá ser aplicado pelo exterior, através da colocação de placas de isolamento ou aplicação de uma espuma nas paredes exteriores. Esta forma de isolar as paredes exteriores proporciona grandes vantagens em termos de capacidade de aquecimento do edifício.

Outros métodos de aplicação do isolamento poderão ser pelo interior ou dentro da caixa-de-ar sendo estes métodos menos eficazes que a aplicação pelo exterior, pois não conseguem eliminar as pontes térmicas.

Coberturas

As coberturas são as superfícies da envolvente que mais contribuem para as perdas de calor num edifício. O isolamento térmico de uma cobertura é considerado uma intervenção de eficiência energética prioritária, face aos benefícios imediato em termos da diminuição das necessidades energéticas, por se tratar de uma das medidas mais simples e menos dispendiosa.

Existem vários tipos de coberturas entre as quais, cobertura inclinada com isolamento na vertente (desvão habitado sob cobertura), ou com isolamento térmico descontínuo ou isolamento na esteira (paneis sanduiche). Cobertura em terraço, com isolamento com proteção leve (autoprotegida), ou com isolamento com proteção pesada (seixo, lajeta etc.). Cobertura invertida com isolamento sobre impermeabilização.